现场总线的污水处理设施控制系统软件子系统(附件)
近年来，随着我国工业化水平提升和城市化进程的加剧，人口密度不断增加，同时城市用水也日益紧张。这不仅考验了我国污水处理厂污水处理水平和质量，也是对绿色经济的制约。本设计研究了基于现场总线的污水处理设施控制系统-软件子系统的实现。本设计下位机采用西门子S7-300PLC作为主站信息处理中心，通过PROFIBUS-DP现场总线控制四个从站ET200M。四个ET200M分别收集管理集水池、沉淀池、反应池、二沉池输入输出信息。上位机与下位机之间通信采用MPI通信协议，上位机监控画面采用WinCC视窗中心软件设计，画面包括总工艺流程画面、集水池监控画面、沉淀池监控画面、反应池监控画面、二沉池监控画面等。进入系统之前需要登录验证，系统提供多个不同权限的用户等级，每个画面都包含基本监控量，如液位高度、酸碱度等，同时设置有急停和复位按钮以便操作人员处理突发情况。监控画面设置有手动和自动模式供操作员选择，充分保证系统的灵活度。反应池核心处理工艺采用SBR处理工艺。关键字污水处理；WinCC； PLC ； 现场总线
目录
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2 课题研究意义 1
1.3 国内外污水处理现状 1
1.4 污水处理方法 2
2 污水处理工艺流程及指标 3
2.1 污水处理排放指标 3
2.2 污水处理工艺介绍 3
2.3污水处理整体方案设计 5
3 WinCC软件及现场总线简介 6
3.1 WinCC的组成 6
3.2 WinCC的优点 6
3.3 现场总线简介 7
3.4 现场总线产生的意义 7
3.5 PROFIBUSDP通信模型 7
4 软件及上位机组态设计 8
4.1登录界面的设计 8
4.2 集水池设计 9
4.3 沉淀池设计 11
4.4 反应池设计 15
4.5 二沉池设计 18
4.6报警记录设计 20
4.7 总体工艺流程监控画面设计 20
5 系统通信与联合调试 21
5.1系统的通信 21 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
5.2 系统调试的重要性 23
5.3 系统调试各阶段的方案设计与实现 23
结束语 31
致谢 32
参考文献 33
附录：程序 34
1 绪论
1.1 课题背景
上世纪50年代，全球人口激增，工业化进程加快，工业用水城、市用水量迅速提高，全球水资源状况不容乐观。其一，各国对水资源的需求量巨大；其二，严重的水污染蚕食着大量优质的水资源；其三，污水处理技术没有得到使用，人们环保意识普遍不强。上世纪80年代，我国改革开放后，我国经济迅速发展，工业规模城市人口不断扩大，同时，我们也面临经济快速发展同水资源短缺的矛盾，水资源短缺也成了制约中国发展的重要因素。最近一二十年，我国城市化进程加快，中小型城市数量增加、其容积规模不断扩大，加之环保行业投入较少环保概念淡薄，更多的生活垃圾生活污水未经处理直接流入江河湖泊，污水处理行业显然没有跟上城市化进程的脚步。甚至，生活饮用水品质也难以得到保证。水资源恶化情况令人触目惊心，“水危机”制约着我国的发展，也考验着政府决策管理能力。
污水处理后成为可再生资源，又称为第二水源，尤其是经过深度处理的污水可用于建筑施工用水、汽车刷洗、市政绿化用水、农业灌溉，既减轻了用水负担又降低了用水成本。污水处理再利用同开发其他水源相比有点很多，第一，节省了运输费用降低使用成本；第二，污水废水很多就地取材；第三，还能从污水中回收价值不菲的有用物质。
国家和各个地方政府在经济快速发展的同时也将目光投入到环境保护、水源改善这方面来。在此之下，污水处理行业很快成为新兴行业，各地方政府新建、扩建污水处理厂并举加大水源治理方面资金投入。现在我国污水处理技术不断进步，中小型城市污水处理率正在增长，政府正在积极引进自动化技术帮助城市应对更加错综复杂的污水难题。建设好可靠度高、自动化水平高、品质较好的污水处理厂已经被政府列入改善民生的头等大事。
1.2 课题研究意义
世界范围内，每天就有超过两百吨的垃圾被倒入江河湖泊中，污染生态水，这些被污染的水源又会“蚕食”更多水源，污染速度非常快。湖泊的污染速度远大于湖泊自身清洁速度。全世界水源几乎都受到不同程度的污染，发达国家水污染形势同样不容乐观，如在金属废料、食品残余、杀虫剂工业废水、肥料的作用下，美国40%的水源已经被污染了。目前，全世界缺乏净水设施的有35亿人左右，水质得不到保障的有12亿人。 所以建设污水处理厂、提高处理技术、提高处理效率具有现实意义。
污水处理工艺复杂，本身就具有不确定性，在整个处理工艺过程中有参数检测困难、干扰多、过程非线性、多变量、时变性等特点。所以难以建立具体而又精确的模型。采取主从控制系统处理污水可以实现污水处理的自动控制，按照预先设定的工艺流程自动运行，同时通过上位机可以在线监测现场设备的运转情况和采集污水处理参数。此主从系统有诸多特点，如减少能耗、极大限度提高运转可靠性、提高出水品质、降低人工成本、降低工作强度、提高经济效益等。
1.3 国内外污水处理现状
上世纪60年代，欧美发达国家已经在污水处理领域投入大量资金和科技力量，以此来改善用水状况、提高污水处理自动化水平。到70年代中期，美国已经基本实现在计算机端自动控制、记录瞬时数据、监测运行状态。美国的艾奥瓦州水厂，最初研究药剂的自动投放，七十年代时用数字式计算机控制明矾投放量，一年运行下来就减低20%的明矾消耗量，降低了生产成本，另外也获得了高稳定出水品质。作为自动化水平极高的国家，日本也随后采用了计算机控制处理污水的工艺流程，取得了可观的效果，先后改造了日本东京朝霞水厂，横滨水厂等。到目前，美国各大水厂都有一套较为完备的集散型自动控制系统，基本实现了全天候、无人看守控制方式。污水处理厂集中了沉淀、提升泵，生化反应、反复冲洗等过程，每个过程都有传感器收集信息，PLC处理信息。控制室PC端收集信息、提供图表显示、故障报警、各设备动作记录。
现在，国外发达国家污水处理厂自动化系统已经具备如下特点：A.厂区分布多个分控站和一个中央控制室，采用集散分布式计算机控制系统，操作人员在主控室内控制生产过程、监视生产流程。实现无人值守式生产。B.每个控制站具有都具有独立的运算处理能力，不单一依靠主控站，大大提高了系统的稳定可靠性。C.根据污水状况自动调整污水处理工艺，实现不同程度的智能控制。D.大量先进智能仪器仪表的使用，实现高精度检测和控制。E.并入工以太网，实现远端控制，有效地利用了社会信息资源。
目录
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2 课题研究意义 1
1.3 国内外污水处理现状 1
1.4 污水处理方法 2
2 污水处理工艺流程及指标 3
2.1 污水处理排放指标 3
2.2 污水处理工艺介绍 3
2.3污水处理整体方案设计 5
3 WinCC软件及现场总线简介 6
3.1 WinCC的组成 6
3.2 WinCC的优点 6
3.3 现场总线简介 7
3.4 现场总线产生的意义 7
3.5 PROFIBUSDP通信模型 7
4 软件及上位机组态设计 8
4.1登录界面的设计 8
4.2 集水池设计 9
4.3 沉淀池设计 11
4.4 反应池设计 15
4.5 二沉池设计 18
4.6报警记录设计 20
4.7 总体工艺流程监控画面设计 20
5 系统通信与联合调试 21
5.1系统的通信 21 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
5.2 系统调试的重要性 23
5.3 系统调试各阶段的方案设计与实现 23
结束语 31
致谢 32
参考文献 33
附录：程序 34
1 绪论
1.1 课题背景
上世纪50年代，全球人口激增，工业化进程加快，工业用水城、市用水量迅速提高，全球水资源状况不容乐观。其一，各国对水资源的需求量巨大；其二，严重的水污染蚕食着大量优质的水资源；其三，污水处理技术没有得到使用，人们环保意识普遍不强。上世纪80年代，我国改革开放后，我国经济迅速发展，工业规模城市人口不断扩大，同时，我们也面临经济快速发展同水资源短缺的矛盾，水资源短缺也成了制约中国发展的重要因素。最近一二十年，我国城市化进程加快，中小型城市数量增加、其容积规模不断扩大，加之环保行业投入较少环保概念淡薄，更多的生活垃圾生活污水未经处理直接流入江河湖泊，污水处理行业显然没有跟上城市化进程的脚步。甚至，生活饮用水品质也难以得到保证。水资源恶化情况令人触目惊心，“水危机”制约着我国的发展，也考验着政府决策管理能力。
污水处理后成为可再生资源，又称为第二水源，尤其是经过深度处理的污水可用于建筑施工用水、汽车刷洗、市政绿化用水、农业灌溉，既减轻了用水负担又降低了用水成本。污水处理再利用同开发其他水源相比有点很多，第一，节省了运输费用降低使用成本；第二，污水废水很多就地取材；第三，还能从污水中回收价值不菲的有用物质。
国家和各个地方政府在经济快速发展的同时也将目光投入到环境保护、水源改善这方面来。在此之下，污水处理行业很快成为新兴行业，各地方政府新建、扩建污水处理厂并举加大水源治理方面资金投入。现在我国污水处理技术不断进步，中小型城市污水处理率正在增长，政府正在积极引进自动化技术帮助城市应对更加错综复杂的污水难题。建设好可靠度高、自动化水平高、品质较好的污水处理厂已经被政府列入改善民生的头等大事。
1.2 课题研究意义
世界范围内，每天就有超过两百吨的垃圾被倒入江河湖泊中，污染生态水，这些被污染的水源又会“蚕食”更多水源，污染速度非常快。湖泊的污染速度远大于湖泊自身清洁速度。全世界水源几乎都受到不同程度的污染，发达国家水污染形势同样不容乐观，如在金属废料、食品残余、杀虫剂工业废水、肥料的作用下，美国40%的水源已经被污染了。目前，全世界缺乏净水设施的有35亿人左右，水质得不到保障的有12亿人。 所以建设污水处理厂、提高处理技术、提高处理效率具有现实意义。
污水处理工艺复杂，本身就具有不确定性，在整个处理工艺过程中有参数检测困难、干扰多、过程非线性、多变量、时变性等特点。所以难以建立具体而又精确的模型。采取主从控制系统处理污水可以实现污水处理的自动控制，按照预先设定的工艺流程自动运行，同时通过上位机可以在线监测现场设备的运转情况和采集污水处理参数。此主从系统有诸多特点，如减少能耗、极大限度提高运转可靠性、提高出水品质、降低人工成本、降低工作强度、提高经济效益等。
1.3 国内外污水处理现状
上世纪60年代，欧美发达国家已经在污水处理领域投入大量资金和科技力量，以此来改善用水状况、提高污水处理自动化水平。到70年代中期，美国已经基本实现在计算机端自动控制、记录瞬时数据、监测运行状态。美国的艾奥瓦州水厂，最初研究药剂的自动投放，七十年代时用数字式计算机控制明矾投放量，一年运行下来就减低20%的明矾消耗量，降低了生产成本，另外也获得了高稳定出水品质。作为自动化水平极高的国家，日本也随后采用了计算机控制处理污水的工艺流程，取得了可观的效果，先后改造了日本东京朝霞水厂，横滨水厂等。到目前，美国各大水厂都有一套较为完备的集散型自动控制系统，基本实现了全天候、无人看守控制方式。污水处理厂集中了沉淀、提升泵，生化反应、反复冲洗等过程，每个过程都有传感器收集信息，PLC处理信息。控制室PC端收集信息、提供图表显示、故障报警、各设备动作记录。
现在，国外发达国家污水处理厂自动化系统已经具备如下特点：A.厂区分布多个分控站和一个中央控制室，采用集散分布式计算机控制系统，操作人员在主控室内控制生产过程、监视生产流程。实现无人值守式生产。B.每个控制站具有都具有独立的运算处理能力，不单一依靠主控站，大大提高了系统的稳定可靠性。C.根据污水状况自动调整污水处理工艺，实现不同程度的智能控制。D.大量先进智能仪器仪表的使用，实现高精度检测和控制。E.并入工以太网，实现远端控制，有效地利用了社会信息资源。
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